supraconducteurs à haute température, des matériaux qui deviennent supraconducteurs à des températures inhabituellement élevées, sont des éléments clés d'une variété d'outils technologiques, y compris les appareils d'IRM et les accélérateurs de particules. Récemment, les physiciens ont observé que les deux familles de supraconducteurs à haute température connus - composés à base de cuivre et de fer - présentent tous deux un phénomène unique dans lequel les degrés de liberté électroniques peuvent briser la symétrie de rotation globale du cristal et former ce que l'on appelle la phase nématique électronique. .

Similaire à la phase cristal liquide, la brisure spontanée des symétries par les électrons est compréhensible, à l'exception du fait que les électrons ne sont pas des molécules aux formes irrégulières. En outre, les électrons ont tendance à être impliqués dans d'autres propriétés telles que le magnétisme, comprendre le rôle de la "nématicité" peut donc être assez difficile, puisqu'on le retrouve souvent en coexistence avec d'autres ordres comme le magnétisme.

Physiciens de l'Université du Maryland et de l'Université de l'Illinois-Urbana Champaign, en collaboration avec des théoriciens de l'Université du Minnesota, ont récemment mené une étude visant à mieux comprendre la phase nématique électronique dans différents supraconducteurs à haute température. Leur papier, Publié dans Physique de la nature , est basé sur des idées et des observations qu'ils ont recueillies au cours de plusieurs années de recherche.

La même équipe de chercheurs a commencé à étudier les supraconducteurs à base de fer il y a environ 10 ans. Ils ont depuis publié de nombreux articles portant spécifiquement sur la phase nématique électronique.

"Certains supraconducteurs de fer avec le même arrangement de structure cristalline que Ba 1− X Sr X Ni 2 Comme 2 sont connus pour « s'effondrer » à basse température, " Dr Johnpierre Paglione, le chercheur principal de l'étude, dit Phys.org. « Intrigué par cette observation, nous avons commencé à rechercher le même effet d'effondrement dans le système à base de nickel en étudiant sa structure cristalline à basse température. En faisant cela, nous avons découvert qu'une transition de phase complètement différente se produit, appelé ordre de charge."

Dans leur récente étude, les chercheurs se sont attachés à déterminer si l'ordre de charge qu'ils avaient précédemment observé dans les supraconducteurs à base de nickel s'accompagnait également de la phase nématique. Ils ont spécifiquement étudié le matériau Ba 1− X Sr X Ni 2 Comme 2 , qui a une structure similaire à celle des supraconducteurs à base de fer.

« Nous savions que dans les deux composés « membres finaux » BaNi 2 Comme 2 et SrNi 2 Comme 2 , la supraconductivité existe à des températures très basses (inférieures à 1 Kelvin) et nous avons été très intrigués par le fait qu'elle apparaisse de caractère très similaire dans les deux systèmes, même si BaNi 2 Comme 2 a toute cette physique folle qui se passe et SrNi 2 Comme 2 est essentiellement un citron, " expliqua Paglione. " Nous nous sommes donc mis à faire des alliages des deux, mélangeant le baryum et le strontium de manière systématique pour aller d'un bout à l'autre de manière continue."

De façon intéressante, Paglione et ses collègues ont observé que lorsque leurs alliages se situaient quelque part entre les composés de baryum et de strontium (à environ 70 % de Sr), leur ordre de charge était complètement détruit (c'est-à-dire, supprimée à la température du zéro absolu), tandis que leurs signatures de fluctuation nématique sont restées fortes. Ils ont également découvert qu'au plus fort de ces fluctuations, la supraconductivité du matériau était amplifiée d'un facteur six (c'est-à-dire, la température de transition a été augmentée de 0,6 K à 3,5 K).

Cette observation est difficile à expliquer en utilisant les théories conventionnelles et de la supraconductivité et d'autres approches. Ils ont donc conclu qu'il doit être le résultat de fluctuations nématiques.

"Notre étude a des implications importantes, car on connait le bouton de réglage pour faire ça, et il n'y a pas de magnétisme embêtant pour compliquer l'interprétation théorique, donc notre interprétation fournit une voie vers des matériaux de réglage fin pour obtenir une supraconductivité à haute température, " dit le Dr Paglione.

Globalement, Paglione et ses collègues ont observé une relation directe entre un appariement amélioré et des fluctuations nématiques dans le système modèle qu'ils ont examiné. À l'avenir, les informations recueillies dans leur étude pourraient éclairer de futures études sur le rôle de la nématicité dans le renforcement de la supraconductivité.

"Nous nous concentrons actuellement sur la zone chaude autour de 70%Sr pour voir avec quelle précision nous pouvons régler les choses en utilisant d'autres boutons dans le laboratoire, comme la pression et la contrainte, " a déclaré le Dr Paglione. " En même temps, nous recherchons d'autres matériaux qui présentent des propriétés similaires et qui pourraient donc être artificiellement réglés pour devenir également des supraconducteurs, avec un peu de chance près de la température ambiante."

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